Uno de los incidentes más graves en un túnel es el incendio de uno o más vehículos. Por ello, se proyectan distintos equipamientos del túnel teniendo en cuenta este riesgo, principalmente los siguientes:
Como complemento a estos equipamientos,
frecuentemente se aplican normativas respecto a:
Figura 1: Extintores manuales en una estación de emergencia
De los distintos medios empleados para combatir los incendios en túneles de carretera, los sistemas de control de humos tienen una fuerte relevancia estratégica y económica. Los principales cometidos de los sistemas de control de humos son:
Un sistema de ventilación longitudinal mantiene la zona situada aguas arriba del foco libre de humo lo que significa que, en teoría, no sería necesario disponer salidas de emergencia. Sin embargo, éstas pueden ser necesarias para cubrir situaciones imprevistas, tales como el desarrollo de un incendio que alcanzase una magnitud mayor de la que pueda gestionar el sistema de ventilación, o la ocurrencia de una explosión.
La extracción de humo en sistemas de ventilación transversal o semitransversal están basados en uno de los siguientes tres principios:
Los sistemas de extracción de humo de este tipo normalmente tendrán un conducto de extracción de humos, con aperturas o exutorios para su captura, conectados a ventiladores de extracción. Se puede encontrar información adicional sobre el equipamiento de ventilación y sus especificaciones en la página Ventilación.
Para obtener más información sobre los principios de control de humo y criterios de diseño ver las páginas Fundamentos de ventilación y Proyecto y dimensionamiento.
El diseño de los escenarios adecuados de control de la ventilación para cada posible situación de incendio es una parte muy importante del proceso: ver el informe AIPCR 2011R02 "Túneles de carretera: Estrategias de control de la ventilación en situación de emergencia". Estos escenarios deben ser simples, especialmente cuando se aplica la estrategia longitudinal, o involucrar un número importante de medidas y dispositivos de ventilación en túneles complejos con ventilación transversal (la página Control y Monitorización aporta información adicional sobre este tema).
Además, las interacciones entre el diseño de los sistemas de ventilación y los distintos elementos de un túnel son diversas. En el caso de ventilación transversal, por ejemplo, los caudales de aire necesario pueden repercutir e la sección excavada, con un impacto importante en los costes de construcción. La ventilación también influye en una parte importante de los requisitos del suministro eléctrico del túnel. También interacciona fuertemente con otros equipamientos de seguridad tales como la detección de incendios y los sistemas de lucha contra el fuego: ver el capítulo 5 “Sistemas fijos de extinción en el contexto de los sistemas de seguridad del túnel” del informe AIPCR 2008R07 (Inglés/Francés).
Por último, otras zonas de un túnel, además de la zona destinada al tráfico, pueden también requerir ventilación, especialmente las salidas de emergencia: ver la sección 5.3 “Diseño de vías de evacuación” del informe AIPCR 2007 05.16.B Sistemas y equipamiento para el control del humo e incendios (Inglés/Francés).
El Informe Técnico 2016R03ES "Sistemas fijos de extinción de incendios en túneles de carretera: sistemas actuales y recomendaciones" resume la visión de la Asociación Mundial de la Carretera respecto de los sistemas fijos contra incendios (FFFS, por sus siglas en inglés) y sus recomendaciones en lo que respecta a su aplicabilidad contra incendios, selección y funcionamiento.
Fig. 1: Sistema fijo de extinción de incendios en funcionamiento
En un incendio que se propague con rapidez, el humo puede poner en peligro rápidamente la capacidad de los usuarios para la autoevacuación, mientras que el rápido aumento de la temperatura puede crear condiciones insostenibles para las personas y dañar los sistemas de seguridad. Un sistema fijo contra incendios tiene el potencial de reducir la rapidez de propagación del fuego, proporcionando de este modo asistencia para la seguridad de los conductores y los servicios de emergencia durante las fases de autoevacuación y rescate en un incendio. Otras ventajas potenciales son la protección de los equipamientos del túnel frente a los daños provocados por el fuego y evitar o reducir las interrupciones del tráfico que se pueden producir durante la reparación del túnel después de un incendio.
Los sistemas de extinción de incendios que emplean agua como agente extintor son los más empleados en la actualidad en túneles. Son viables soluciones tanto de baja como de alta presión, presentando menor tamaño de gota las segundas. También se han instalado en túneles otros sistemas de extinción de incendios basados en agua, con aditivos de espumógeno. La elección del sistema idóneo debe realizarse mediante un análisis coste-beneficio y un análisis de la seguridad en diferentes escenarios de incendio.
Excepto en el caso en que la instalación de un sistema fijo contra incendios esté prescrita por las condiciones del proyecto, para fundamentar la decisión en lo que respecta a si se debe instalar o no un sistema de este tipo, se recomienda tener en cuenta los pasos siguientes:
Los sistemas fijos contra incendios deben considerarse teniendo en cuenta otros sistemas de seguridad relacionados como por ejemplo la ventilación. Así para lograr un funcionamiento óptimo del sistema son imprescindibles tanto una detección rápida y precisa del incidente como una adecuada respuesta del sistema fijo contra incendios.
El documento 2016R03 contiene información sobre los tipos de sistemas disponibles, su uso en túneles de varios países y sobre recomendaciones para el proyecto y la selección más apropiada de los Sistemas Fijos de Extinción (FFFS). Cuando se adopta un FFFS es esencial que éste esté correctamente proyectado, instalado, integrado, puesto en marcha, mantenido, probado y operado.
Los materiales empleados en la construcción de un túnel deben tener la adecuada resistencia al fuego para asegurar su integridad durante la evacuación y las operaciones de extinción.
El Apartado VII.3 "Reacción de los materiales al fuego" del informe técnico 05.05.B "Control del Fuego y del Humo en túneles de carretera" (francés / inglés) trata de las propiedades frente al fuego de los materiales utilizados en los túneles e indica que las especificaciones requeridas a éstos deben incluir exigencias concernientes a sus propiedades frente al fuego. Las propiedades deseables son:
Figura 1: Configuración de una prueba para verificar la reacción al fuego del revestimiento de hastiales en túneles
Se deberá considerar también la posibilidad de que esos materiales puedan producir sustancias químicas corrosivas o sustancias tóxicas durante la combustión y de que éstas puedan penetrar en la superficie del hormigón causando posteriormente corrosión. Esto se aplica también a algunos revestimientos que podrían usarse (Fig 2). En caso de emplear fibras de propileno para reducir el riesgo de fisuración, la cuestión de la durabilidad del hormigón después de un incendio significativo debe ser tenida en cuenta porque aumenta la porosidad del hormigón cuando se han fundido las fibras, incrementando la vulnerabilidad a la carbonatación y al ataque de cloruros.
Figura 2: Test para verificar la reacción al fuego del revestimiento de hastiales en túneles
La resistencia al fuego de una estructura se puede caracterizar por el tiempo que transcurre entre el comienzo de un incendio y el momento en el que no se puede asegurar su funcionalidad por más tiempo por causa de deformación inaceptable o de colapso.
El Capítulo 7 "Criterios de proyecto para la resistencia al fuego de las estructuras" del informe técnico 2007 05.16B (Francés/Inglés). "Sistemas y Equipamientos para el control del fuego y el humo en túneles de carretera" resume los objetivos de la resistencia al fuego de las estructuras en los túneles como sigue:
Un objetivo suplementario es el de limitar el tiempo de interrupción del tráfico por las reparaciones posteriores al incendio.
Una visión global sobre este asunto se incluye en el Capítulo VII.4 "Resistencia al fuego de las estructuras" del informe técnico 1999 05.05.B "Control del Fuego y Humo en túneles de carretera" (Inglés/Francés).
La resistencia al fuego de las estructuras se describe por la relación tiempo-temperatura según diferentes curvas. La figura 1 muestra la curva ISO 834, la holandesa RWS, la alemana ZTV y una francesa de hidrocarburos "mayorada", HCinc en la que las temperaturas están multiplicadas por un factor de 1300/1100 respecto de la curva básica de hidrocarburos (HC) del Eurocódigo 1 Parte 2-2.
Figura 1: Curvas tiempo-temperatura según ISO, HCinc, ZTV y RWS (Routes/Roads No. 324)
Los criterios de proyecto para la resistencia al fuego en túneles se han acordado entre la Asociación Mundial de Carreteras (AIPCR) y la Asociación Internacional de Túneles, tal y como se indica en el Artículo "Criterios de Proyecto de la AIPCR para la resistencia al fuego de las estructuras de túneles de carretera (R/R 324 - 2004), y publicado como una recomendación de la AIPCR en el Capítulo 7 "Criterios de proyecto para la resistencia al fuego de las estructuras" del informe técnico 2007 05.16B (Francés/Inglés).
En la tabla 1 se presenta un resumen de las propuestas. Tomando como base las curvas tiempo-temperatura presentadas en la figura 1 anterior, la tabla 1 identifica las posibles opciones para la selección de la curva así como para la duración a considerar. Esta información se aporta para distintos tipos de estructuras principales y secundarias y para dos tipos de tráfico: coches/furgonetas y camiones/cisternas.
|
Tipo de tráfico |
Estructura principal |
Estructuras secundarias (4) |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| - | Sumergido o bajo/dentro superestructura | Túnel en terreno inestable | Túnel en terreno estable | Túnel artificial |
Conductos de aire (5) |
Salida de emergencia al exterior |
Salida de emergencia a otro tubo |
Refugios (6) |
| Coches Furgonetas |
ISO 60 min |
ISO 60 min |
Ver nota (2) | Ver nota (2) | ISO 60 min |
ISO 30 min |
ISO 60 min |
ISO 60 min |
| Camiones Cisternas |
RWS/HCinc 120 min (1) |
RWS/HCinc 120 min (1) |
Ver nota (3) | Ver nota (3) | ISO 120 min |
ISO 30 min |
RWS/HCinc 120 min |
RWS/HCinc 120 min (7) |
Notas
(1) Puede ser necesaria una duración de 180 minutos para una densidad de tráfico muy importante de camiones que transporten materias combustibles.
(2) No se plantean criterios relacionados con la seguridad por lo que no se requiere ningún tipo de resistencia al fuego (más allá de garantizar que no se producirá un colapso en cadena). Si se tienen en cuenta otros objetivos, se pueden dar los siguientes requisitos:
(3) No se plantean criterios relacionados con la seguridad por lo que no se requiere ningún tipo de resistencia al fuego (más allá de garantizar que no se producirá un colapso en cadena). Si se tienen en cuenta otros objetivos, se pueden dar los siguientes requisitos:
(4) Otras estructuras secundarias: a definir caso por caso.
(5) En caso de ventilación transversal.
(6) Los refugios deben comunicarse con el exterior.
(7) Puede considerarse una duración más larga si el tráfico de camiones que transporten materiales combustibles es muy importante y si la evacuación de los refugios no es posible en 120 minutos.
Las consecuencias de un fallo deberán influir en los requisitos para la resistencia al fuego. Esto depende del tipo de túnel. En uno sumergido, por ejemplo, un colapso local puede causar el de todo el túnel al ser inundado, mientras que un colapso local de uno artificial puede tener consecuencias muy limitadas. Un requisito básico es que debe evitarse el colapso en cadena y que no se corten los sistemas longitudinales vitales, tales como el suministro eléctrico o los cables de comunicación.
Los materiales empleados en un túnel precisan diferentes precauciones para protegerlos del fuego. El Apartado VII.3 "Reacción de los materiales al fuego" del informe 1999 05.05. B "Control del Fuego y del Humo en túneles de carretera" (Francés/Inglés) describe las características de los túneles excavados en roca y sin revestir frente a los revestidos con hormigón. La intensidad de calor generado durante un gran incendio puede causar la pérdida de la función de soporte en el hormigón armado. La función aislante de una protección resistente al fuego puede utilizarse para prevenir el rápido deterioro de la estructura. Es necesario tener en cuenta la resistencia al fuego del conjunto de la construcción (tipo y espesor del recubrimiento de las armaduras, protección adicional, etc,.).
Figura 3: Estructura dañada del túnel de San Gotardo tras el incendio en 2001
Debe prestarse atención a la resistencia al fuego del sistema de ventilación con el fin de que las prestaciones previstas en proyecto no se vean mermadas ante un fallo. Por tanto es necesario examinar las consecuencias del colapso de los conductos en caso de incendio.
Las salidas de emergencia se usan solamente durante la primera fase del incendio para la evacuación de la gente. Debe ser factible poder utilizar estas vías por lo menos durante 30 minutos. Este período puede ser mayor en caso de que se empleen también por los equipos de emergencia.
Para evitar que se extienda el incendio a un tubo adyacente o hacia una galería de evacuación, las puertas de emergencia y los nichos de seguridad, así como los equipamientos situados entre los dos tubos, deben resistir durante un período de tiempo determinado. Todas las puertas de emergencia y la construcción que las rodea, incluyendo el marco de la puerta, deben resistir al menos 30 minutos de exposición al fuego. Para una puerta situada entre dos tubos de circulación se requiere mucho más tiempo de resistencia, por ejemplo 1 o 2 horas.
En términos de resistencia a altas temperaturas, los equipamientos del túnel y los cables se pueden clasificar por su resistencia al fuego según estén protegidos o no.
Los equipamientos protegidos y los cables con niveles variables de resistencia al fuego incluyen por ejemplo:
Figura 1: Cables dañados tras un incendio
Los equipamientos no protegidos, tales como señales de tráfico, cámaras y altavoces de información al público funcionan con temperaturas en general de hasta 50º C y son susceptibles de averiarse a temperaturas relativamente bajas. Estos equipamientos incluyen:
Las temperaturas críticas de los materiales utilizados en estos equipamientos desprotegidos son:
Figura 2: Caja eléctrica dañada después de un incendio
Todos los herrajes empleados en la fijación de los equipamientos a las estructuras deberán ser tenidos en cuenta en función de su comportamiento al fuego.